磷氮长链阻燃剂化合物及其制备方法和利用其制备阻燃环氧树脂的方法技术

磷氮长链阻燃剂化合物及其制备方法和利用其制备阻燃环氧树脂的方法，它属于阻燃材料领域，具体涉及一种磷氮芳香族阻燃剂及其制备方法和应用。本发明专利技术的目的是要解决现有含磷反应型阻燃剂会影响环氧树脂力学性能的问题。磷氮长链阻燃剂化合物的结构式为：制备方法：由对氨基苯甲酸和对羟基苯甲醛脱水缩合制成中间体，再由中间体酯化反应制成长链基体，最后由长链基体和9,10

【技术实现步骤摘要】
磷氮长链阻燃剂化合物及其制备方法和利用其制备阻燃环氧树脂的方法


[0001]本专利技术属于阻燃材料领域，具体涉及一种磷氮芳香族阻燃剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]环氧树脂应用广泛，例如电子行业，建筑，航空等领域，具有耐腐蚀性、较好的粘接性能、韧性、电器绝缘性能、耐热性以及强度高等优点。环氧树脂含有活泼环氧基团，能与多种固化剂发生反应，形成一定强度的三维网状结构。但是环氧树脂具有一定的易燃性，对火灾安全上有巨大的威胁，限制了环氧树脂在一些要求阻燃领域的使用，所以致力于改善环氧树脂的阻燃性意义重大。
[0003]提高环氧树脂难燃性的方法一般为两种方法，第一种为从高分子材料合成的根源上解决，使本生合成的高分子材料就是难燃材料；第二种为在高分子材料中添加阻燃剂，该方法简单有效，阻燃剂可以有效提高分子材料的阻燃性能，减缓燃烧速度，减小或避免火灾的危害；一般是添加磷，氮，卤租，硅，硼等原子来提高环氧树脂的难燃性。传统常见的一般含卤素原子，该种阻燃剂阻燃效率高但是具有一定的毒性，热稳定性差，部分阻燃剂发烟量较大，产生有毒的卤化氢气体污染环境及人的生命健康所以在使用上具有较大的限制性，因此研究具有热稳定性好，无烟或者发烟量小，无毒环保，阻燃效率高等优点的环保型阻燃剂成为热点。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是要解决现有含磷反应型阻燃剂会影响环氧树脂力学性能的问题，而提供磷氮长链阻燃剂化合物及其制备方法和利用其制备阻燃环氧树脂的方法。
[0005]磷氮长链阻燃剂化合物，它的结构式为：
[0006]结构式中n＝7～10。
[0007]磷氮长链阻燃剂化合物的制备方法，具体是按以下步骤完成的：先由对氨基苯甲酸和对羟基苯甲醛在无水乙醇中脱水缩合制成中间体，再用中间体以硫酸作为催化剂酯化反应制成长链基体，最后由长链基体和9,10
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二氢
‑9‑
氧杂
‑
10
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磷杂菲
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10
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氧化物在无水乙醇中磷氢加成反应得到磷氮长链阻燃剂化合物。
[0008]利用磷氮长链阻燃剂化合物制备阻燃环氧树脂的方法，具体是按以下步骤完成
的：先将环氧树脂加热至100～120℃，再加入磷氮长链阻燃剂化合物和增塑剂，并混合均匀，然后冷却至温度为60～80℃，再加入固化剂，混合均匀后真空脱泡，再依次进行浇注模具、两级固化和自然冷却，得到阻燃环氧树脂。
[0009]本专利技术优点：
[0010]一、本专利技术合成的磷氮长链阻燃剂化合物比传统卤素阻燃剂环保，无污染，传统添加型阻燃剂会有析出问题，导致阻燃效率下降，本专利技术合成的磷氮长链阻燃剂化合物克服了该技术问题，比现有含磷阻燃剂的制备条件更简单，反应条件易控制，反应过程无危险产物生成，阻燃效率更高；
[0011]二、本专利技术利用磷氮长链阻燃剂化合物制备阻燃环氧树脂与E51双酚A型缩水甘油醚类环氧树脂相比，不仅阻燃性能得到显著的提高(极限氧指数提高至36.0％)，而且力学性能有所提高(断裂强度从58.36MPa提高至73.12MPa)，并且粘接性能基本保持不变；
[0012]三、本专利技术制备阻燃环氧树脂可根据阻燃要求的不同，通过改变阻燃剂添加量，制备得到不同情况下使用的阻燃环氧树脂，有利于节省成本；
[0013]四、本专利技术合成的磷氮长链阻燃剂化合物和合成阻燃环氧树脂过程中设备简单，化学反应条件温和，无高温高压，危险性低，操作简单易行，原材料无有害物质，生产过程中没有有害物质产生，工业化生产价值高。
[0014]五、本专利技术合成的磷氮长链阻燃剂化合物和合成阻燃环氧树脂可以广泛用于电子电器、航空、化工环保等领域。
附图说明
[0015]图1为实施例1得到的磷氮长链阻燃剂化合物的红外光谱图；
[0016]图2为实施例1得到的磷氮长链阻燃剂化合物的核磁共振氢谱图；
[0017]图3为图2中化学位移6cm
‑1～10cm
‑1范围的放大图；
[0018]图4为条状待测试件的结构示意图；
[0019]图5为哑铃状待测试件的结构示意图。
具体实施方式
[0020]具体实施方式一：本实施方式是磷氮长链阻燃剂化合物，它的结构式为：
[0021]结构式中n＝7～10。
[0022]具体实施方式二：本实施方式是磷氮长链阻燃剂化合物的制备方法，具体是按以下步骤完成的：先由对氨基苯甲酸和对羟基苯甲醛在无水乙醇中脱水缩合制成中间体，再用中间体以硫酸作为催化剂酯化反应制成长链基体，最后由长链基体和9,10
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二氢
‑9‑
氧杂
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10
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磷杂菲
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10
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氧化物在无水乙醇中磷氢加成反应得到磷氮长链阻燃剂化合物。
[0023]具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式二的不同点是：所述脱水缩合的操作过程如下：在温度为60～80℃下搅拌反应3h～5h。其他与具体实施方式二相同。
[0024]将本实施方式得到的脱水缩合产物放入真空干燥箱烘干至恒重，得到中间体。
[0025]具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式二或三之一不同点是：所述对氨基苯甲酸与对羟基苯甲醛的摩尔比为(0.8～1.2):1；在脱水缩合过程中所述对氨基苯甲酸的物质的量与无水乙醇的体积比为1mol:(4700～5300)mL。其他与具体实施方式二或三相同。
[0026]具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式二至四之一不同点是：所述酯化反应的操作过程如下：在温度为100～120℃下搅拌回流反应1h～2h。其他与具体实施方式二至四相同。
[0027]先将本实施方式得到的酯化反应产物进行自然冷却，再依次进行抽滤和去离子水洗涤，再放入真空干燥箱内干燥至恒重，得到橙黄色粉末，即长链基体，封袋备用。
[0028]本实施方式所述硫酸的质量分数为1.9％～2.1％。
[0029]具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式二至五之一不同点是：所述磷氢加成反应的操作过程如下：在温度为60～80℃下搅拌反应3h～6h。其他与具体实施方式二至五相同。
[0030]先将本实施方式得到的磷氢加成反应产物进行自然冷却，再依次进行抽滤和无水乙醇洗涤，再放入真空干燥箱内干燥至恒重，得到磷氮长链阻燃剂化合物，封袋备用。
[0031]具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式二至六之一不同点是：所述长链基体与9,10
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二氢
‑9‑
氧杂
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10
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磷杂菲
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10
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氧化物的质量比为(8.3～10.4):1；磷氢加成反应过程中所述9,10
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二氢
‑9‑
氧杂
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10
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磷杂菲
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.磷氮长链阻燃剂化合物，其特征在于它的结构式为：结构式中n＝7～10。2.如权利要求1所述的磷氮长链阻燃剂化合物的制备方法，其特征在于它是按以下步骤完成的：先由对氨基苯甲酸和对羟基苯甲醛在无水乙醇中脱水缩合制成中间体，再用中间体以硫酸作为催化剂酯化反应制成长链基体，最后由长链基体和9,10
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二氢
‑9‑
氧杂
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10
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磷杂菲
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10
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氧化物在无水乙醇中磷氢加成反应得到磷氮长链阻燃剂化合物。3.根据权利要求2所述的磷氮长链阻燃剂化合物的制备方法，其特征在于所述脱水缩合的操作过程如下：在温度为60～80℃下搅拌反应3h～5h。4.根据权利要求3所述的磷氮长链阻燃剂化合物的制备方法，其特征在于所述对氨基苯甲酸与对羟基苯甲醛的摩尔比为(0.8～1.2):1；在脱水缩合过程中所述对氨基苯甲酸的物质的量与无水乙醇的体积比为1mol:(4700～5300)mL。5.根据权利要求4所述的磷氮长链阻燃剂化合物的制备方法，其特征在于所述酯化反应的操作过程如下：在温度为100～120℃下搅拌回流反应1h～2h。6.根据权利要求5所述的磷氮长链阻燃剂化合物的制备方法，其特征在于所述磷氢加成反应的操作过程如下：在温度为60～80℃下搅拌反应3h～6h。7.根据权利要求6所述的磷氮长链阻燃剂化合物的制备方法，其特征在于所述长链基体与9,10
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二氢
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【专利技术属性】
技术研发人员：丁明惠，李笑甜，王皓玄，闫鹏伟，刘洪金，庞绍志，朱怀清，张晨，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：